无机非金属材料的主角 硅

一、探究目标

（一）知识技能

1. 了解硅、二氧化硅的主要性质。

2. 认识硅、二氧化硅在生产、信息技术、材料科学等领域的应用。

（二）过程与方法

1. 结构决定性质、性质决定用途。

2. 了解材料发展的历史与前景。

（三）情感价值观

认识化学在材料科学中的重要地位，了解中华民族的传统文化，激发学习化学的兴趣。

二、探究重点

二氧化硅的结构、性质和用途；硅单质的用途。

三、探究难点

二氧化硅的结构和化学性质。

四、探究过程

阅读与思考

板书 第四章 非金属及其化合物

请阅读课本第四章引言，对照元素周期表回顾你所知道的非金属及其化合物。

地壳中含量最多的前两种元素：氧和硅，它们构成了地壳的基本骨架；

空气中的含量最多的元素：氮和氧，它们是地球生命的重要基础元素之一；

人类活动产生的影响大气质量的气态氧化物主要是非金属氧化物如：so2、no2、co等。

食盐中的氯元素等。

思考与交流

1. 同学们想象一下，所展示的图片，它们之间有什么联系呢？

2. 计算机的芯片，传导电话的光缆，化学实验室的玻璃仪器，你能想象得出它们都是以硅或硅的化合物为材料制成的吗？那末，自然界有没有游离的硅？自然界有没有硅的化合物呢？没有的怎样制取？有的怎样利用？请同学阅读课本p.62

板书 无机非金属材料的主角—硅

一、 二氧化硅（silicon dioxide）

1. 物理性质：请同学阅读课本p.63内容，将你阅读的内容整理成知识小卡片。

整理归纳

二氧化硅的物理性质：结构与金刚石相似，熔点高；硬度大，不溶于水，是沙子、石英等的主要成分，可用来装饰、制造电子部件和光学仪器。

思考与交流 根据sio2的存在和应用，请你分析以下问题：sio2具有哪些物理性质？化学稳定性如何？你的根据是什么？sio2的这些性质是由什么决定的？ 练习1①实验室中盛放碱液的试剂瓶为什么不用玻璃塞？②实验室盛放氢氟酸的试剂瓶为什么不用玻璃瓶？

①因为玻璃中含有二氧化硅，易与碱液反应生成对应的硅酸盐，将瓶塞与瓶口粘合。

②因为玻璃的主要成分是二氧化硅，氢氟酸与二氧化硅反应：

sio2 +4hf == sif4 + 2h2o。

2. 化学性质

二氧化硅的化学性质不活泼，是酸性氧化物。

知识迁移：二氧化碳与二氧化硅的化学性质比较相近，请阅读课本，以表格形式将二氧化碳和二氧化硅的化学性质作一个对比。

整理归纳

物质

二氧化碳（co2）

二氧化硅（sio2）

与水反应

co2 + h2o == h2co3

不反应

与酸反应

不反应

sio2 + 4hf == sif4 + 2h2o

与碱反应

co2+2naoh==na2co3 +h2o

sio2+2naoh==na2sio3+h2o

与碱性氧化物反应

co2 + na2o == na2co3

    高温
sio2 + cao === casio3

与碳反应

co2 + c == 2co

         高温

sio2 + 2c == si + 2co

练习2、如何除去下列物质中的杂质?(用化学方程式表示其过程)

sio2中混有caco3    caco3中混有sio2

3. 用途

二氧化硅用途广，石英表中的压电材料、光导纤维等 光纤光缆与普通电缆的比较

光纤光缆

普通光缆

每根光缆可同时通过10亿路电话

8管同轴电缆，每条通话1800路

原料来源广

资源较少

质量轻，不怕腐蚀，铺设方便

质量大，怕腐蚀

抗电磁干扰，保密性好，不发生电辐射

不抗电磁干扰，发生电辐射

二、硅单质

阅读整理

1. 硅的用途

晶体管、集成电路、硅整流器、太阳能电池、硅合金等 晶体管 集成电路

在太阳能方面的利用 卫星的翅膀 汽车的尾巴

课后查询：请你课后到图书馆或者上网查询有关硅的应用方面以及我国在硅领域方面的发展与潜力方面的资料，补充你的小资料库

2. 硅的制取 请同学阅读课本p.69  sio2 + 2c == si（粗硅） + 2co

3. 物理性质 请同学阅读课本p.68单质硅的内容，将你阅读的内容整理成知识小卡片。

整理归纳

硅的档案：硅元素在地壳中的含量仅次于氧元素，排行老二，储量丰富。自然界没有游离的硅，常见的化合态的硅有二氧化硅和硅酸盐等。单质硅有晶体硅和无定形硅（非晶硅）两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、硬而脆的固体。单质硅是良好的半导体材料，广泛应用于各个领域。

4. 化学性质

常温下，化学性质不活泼。常温下只与氟气、氢氟酸和强碱反应。硅不跟其他物质，如氧气、氯气、硫酸、硝酸等起反应。请阅读《优化设计》p85

归纳总结：

1. 二氧化硅的性质及用途

2. 硅单质的用途及性质

作业：《知识方法能力》p45 第一、三两题